DE3904142A1 - Method and device for the on-line monitoring of motor oils - Google Patents
Method and device for the on-line monitoring of motor oilsInfo
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Abstract
Description
Motorenöle werden nach derzeitiger Praxis ohne Berücksichtigung ihres wirklichen Alterungs-, Verunreinigungs- und Additiver schöpfungszustand und ohne Berücksichtigung der Betriebsbe dingungen nach einer bestimmten Laufleistung gewechselt.According to current practice, engine oils are ignored their real aging, contaminating and additive state of creation and without considering the operating conditions conditions changed after a certain mileage.
Es ist bekannt und in einem Merkblatt der Berufsgenossenschaft niedergelegt, daß Motorenöle mit zunehmender Gebrauchsdauer Schadstoffe anreichern, die hinsichtlich möglicher Umweltschä den bedenklich sind. Es sind bisher keine technisch brauchba ren Lösungen erkennbar, wie etwaige für Mensch und Umgebung kritische Konzentrationen rechtzeitig erkannt werden können. Es besteht daher die Aufgabenstellung von diesen üblichen zwar statistisch abgesicherten und von großen Sicherheitszuschlägen gekennzeichneten Ölwechselfristen abzukommen und eine On-line Kontrolle von Motorenölen einzuführen.It is known and in a leaflet from the professional association deposited that engine oils with increasing service life Enrich pollutants that are harmful to the environment who are questionable. So far they are not technically usable solutions, such as those for people and the environment critical concentrations can be recognized in good time. There is therefore the task of these usual statistically secured and by large security surcharges marked oil change deadlines and an on-line Introduce control of engine oils.
Zuverlässige Meßmethoden zur Ermittlung der Erschöpfung der Schmieröl-Additive aufgrund der thermischen und mechanischen Beanspruchung im Motor fehlen bisher, obgleich miniaturisierte Meßgeräte bekannt sind, die es gestatten, einige wichtige Daten, die den chemischen oder physikalischen Zustand des Öls beschrei ben, genügend genau zu ermitteln. Es liegt in der Natur der Verunreinigungen (Wasser, Ruß, Glykol, Kraftstoff) und in der Vielfalt der im Öl verwendeten Additive (VI-Verbesserer, PP- Depressants, Antioxidantien, Rost- und Korrosionsinhibitoren u. a. m.), daß für jede Leitgröße gesondert ein an sich bekanntes Meßprinzip miniaturisiert werden müßte. Meßgeräte, welche die zahlreichen Parameter erfassen, sind bisher nicht vorhanden.Reliable measurement methods to determine the exhaustion of the Lubricating oil additives due to the thermal and mechanical So far there has been no stress in the engine, although miniaturized Measuring devices are known which allow some important data, which describes the chemical or physical condition of the oil to determine with sufficient accuracy. It is in the nature of the Impurities (water, soot, glycol, fuel) and in the Variety of additives used in the oil (VI improvers, PP Depressants, antioxidants, rust and corrosion inhibitors u. a. m.) that for each guide variable a known per se Measuring principle would have to be miniaturized. Measuring devices which the Record numerous parameters are not yet available.
Von großer Bedeutung für die Lebensdauer eines Verbrennungs motors ist der Verschleißverlauf. Of great importance for the life of a combustion motors is the course of wear.
Diese technisch wichtige und für den Betreiber wirtschaftlich wichtige Größe bleibt bis jetzt völlig unbeachtet, wenn es um die Begrenzung der Lebensdauer einer Ölfüllung geht. Erfor derlich wäre daher eine On-line Meßmethode, welche auch die Zunahme an metallischen Verunreinigungen, die aus dem Motoren material stammen, zu bestimmen erlaubt.This is technically important and economical for the operator important size has so far been completely ignored if it is about limiting the life of an oil fill. Inquire would therefore be an on-line measurement method, which also Increase in metallic contaminants from the engines material originate, allowed to determine.
Eine Methode zum On-line Messen von festen als Verunreinigung im Schmieröl auftretenden Partikeln und zum Bestimmen von Wasser im Schmieröl ist in "Turbine Bearings and Rotor Dynamics Work shop, EPRI, Electric Power Res. Inst., Dearborn, MI, USA, Inne 1985 4024 (1985) Inn, S.3.1-3.25" (Autor ist Richard C. El well) beschrieben.A method of measuring solid as contamination on-line Particles appearing in the lubricating oil and for determining water in the lubricating oil is in "Turbine Bearings and Rotor Dynamics Work shop, EPRI, Electric Power Res. Inst., Dearborn, MI, USA, Inn 1985 4024 (1985) Inn, pp. 3.1-3.25 "(author is Richard C. El well).
Die festen Partikel im Schmieröl von Turbinengeneratoren des Georgia Kraftwerks Yates Unit 6 wurden hiernach mit einem HIAC/ Royco Gerät gemessen und das Wasser mit einem optischen Trü bungsmeßgerät der Fa. Monitek, Inc.The solid particles in the lubricating oil of turbine generators Georgia power plant Yates Unit 6 were subsequently equipped with a HIAC / Royco device measured and the water with an optical cloudy Exercise meter from Monitek, Inc.
In einem Vortrag von Dr. G. Hellwig, Dr. N. Normann und Dr. G. Uhl anläßlich der UNITI-Tagung in Hohenheim vom 16. bis 15.03.1988 wird ein Sensor auf dielektrischer Basis zur On-line Charakterisierung von Alkalität und Viskosität von Motorenölen beschrieben.In a lecture by Dr. G. Hellwig, Dr. N. Normann and Dr. G. Uhl on the occasion of the UNITI conference in Hohenheim from 16. to March 15, 1988, a dielectric-based sensor goes online Characterization of alkalinity and viscosity of motor oils described.
In "The Wear Particle Analyzer" 41st Meeting of the Mechanical Failures Prevention Group. Oct. 28-30, 1986, patuxent River, Maryland wird ein Analysengerät zur Bestimmung Eisen enthalten den Abriebs in Motorenöl auf der Grundlage magnetischer Ab trennung offenbart. Das Gerät kann auch als On-line Gerät ein gesetzt werden.In "The Wear Particle Analyzer" 41st Meeting of the Mechanical Failures Prevention Group. Oct. 28-30, 1986, Patuxent River, Maryland will include an iron analyzer abrasion in motor oil based on magnetic ab separation revealed. The device can also be used as an on-line device be set.
Der geschilderte Stand der Technik macht deutlich, daß man noch weit von der Lösung der eingangs geschilderten Aufgaben stellung entfernt ist, nämlich der On-line Erfassung für die Schmierwirkung wichtiger Parameter in einem in Betrieb befind lichen Motor, wie Viskositätszunahme durch Ölalterung, Verdam pfungsverlust oder Feststoffe, Veränderung, Abbau und Erschöp fung der Additive, wie z. B. der Korrosionsschutzadditive, Rost inhibitoren, Detergents, Dispersants, Antioxidantien u. a., Verdünnung durch Kraftstoff, Änderung der Basenzahl und andere wichtige Einflüsse.The described prior art makes it clear that one still far from solving the tasks outlined above position is removed, namely the on-line registration for the Lubrication effect of important parameters in one in operation engine, such as viscosity increase due to oil aging, damaging loss of maintenance or solids, change, degradation and exhaustion fung of additives such. B. the corrosion protection additives, rust inhibitors, detergents, dispersants, antioxidants and the like. a., Fuel dilution, base change, and others important influences.
Eine überraschende Lösung der geschilderten Aufgabenstellung ergibt sich aus der Erfindung der Anmelderin, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur On-line Kontrolle von Motorenölen betrifft, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen der Motorenöl eigenschaften durch Biosensoren angezeigt werden.A surprising solution to the task described arises from the invention of the applicant, which is a method and a device for on-line control of engine oils concerns, characterized in that changes in engine oil properties are displayed by biosensors.
Die Fig. 1 und 2 stellen beispielhaft Sensorenanordnungen dar. Figs. 1 and 2 illustrate exemplary sensors arrays.
Es ist bekannt, daß Biosensoren bereits im medizinischen und Nahrungsmittel-Bereich Anwendung finden, sowie in der Abwasser- Technik. Es handelt sich um Detektoren aus Mikroorganismen, wie beispielsweise Viren, Bakterien, Enzymen, Pilzen, Hefen, Flechten oder Algen.It is known that biosensors are already used in medical and Food application, as well as in the wastewater Technology. These are detectors made from microorganisms, such as viruses, bacteria, enzymes, fungi, yeasts, Lichen or algae.
Die Stoffwechselvorgänge in solchen Kulturen, die als Reaktion auf Veränderungen in dem sie umgebenden Medien ablaufen, lassen sich elektronisch so erfassen und verstärken, daß bereits außer ordentlich geringe Veränderungen nachweisbar sind.The metabolic processes in such cultures that respond on changes in the media surrounding them electronically record and amplify so that already neat little changes are detectable.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe, On-line Veränderungen in Motorenölen zu messen, besteht daher darin, daß in Verbin dung mit dem Motorenöl befindliche Biosensor-Kulturen durch spezifische Reaktionen auf Veränderungen im Motorenöl, also z. B. auf Ursachen von Viskositätsänderungen, Veränderungen der Additive, auf bestimmte Abriebmaterialien und dergl. rea gieren und diese Veränderungen über elektronische Vorrichtungen laufend anzeigen, so daß auf diese Weise jederzeit eine Bewer tung der in Betrieb befindlichen Schmiermittel vorgenommen werden kann.The inventive solution to the problem, on-line changes To measure in engine oils is therefore that in Verbin biosensor cultures with the motor oil specific reactions to changes in engine oil, so e.g. B. on causes of viscosity changes, changes the additives, to certain abrasion materials and the like. rea greed and these changes via electronic devices display continuously, so that in this way an evaluator at any time the lubricants in operation can be.
Obgleich noch nicht für alle in Motorölen ablaufenden Verände rungen spezifische Biosensoren zur Verfügung stehen, sind be reits zahlreiche Bakterienstämme wie Hefen, Schimmelpilze und andere Mikroorganismen bekannt, die in Motorenölen wachsen können.Although not yet for all changes occurring in engine oils specific biosensors are available Numerous strains of bacteria such as yeasts, molds and other microorganisms known to grow in motor oils can.
So werden in Dev. Ind. Microbiol. 1982, 23, S. 207-216 Mikro organismen beschrieben, welche sich in Metallbearbeitungsflüs sigkeiten vermehren und hierbei die Qualität derselben negativ verändern.In Dev. Ind. Microbiol. 1982, 23, pp. 207-216 micro organisms described, which are in metalworking rivers multiply and thereby negatively affect the quality of the same change.
Es handelt sich um die Stämme Serratia liquefaciens, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa und Pseudomonas sp.These are the strains Serratia liquefaciens, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas sp.
Die Veränderungen in den Metallbearbeitungsflüssigkeiten wurden infrarot-spektroskopisch verfolgt.The changes in the metalworking fluids were followed by infrared spectroscopy.
In Trib Int. 1975, 81, 253-255 wird der Einfluß von Mikroorga nismen auf Motoröle untersucht. Hier werden die Stämme Bacillus, Corynebacterium, Actinomyces, Micrococcus, Serratia, Citrobac ter, Edwardsiella, Pseudomonas, Nocardia, Acinetobacter species, Cladosporium, Aspergillus, Cephalosporium, Mucor, Monosporium, Penicillium und Saccharomyces genannt.In Trib Int. 1975, 81, 253-255 the influence of Mikroorga nisms examined for engine oils. Here the Bacillus tribes, Corynebacterium, Actinomyces, Micrococcus, Serratia, Citrobac ter, Edwardsiella, Pseudomonas, Nocardia, Acinetobacter species, Cladosporium, Aspergillus, Cephalosporium, Mucor, Monosporium, Called Penicillium and Saccharomyces.
Erfindungsgemäß werden solche und andere Mikroorganismen in der Weise genutzt, daß sie mit kleinen Mengen des in Betrieb befindlichen Motorenöls in Kontakt gebracht werden und die hierbei auftretenden Stoffwechselvorgänge elektronisch regi striert werden.According to the invention, such and other microorganisms are in used in such a way that they operate with small amounts of engine oil in contact and the Regulating metabolic processes occurring electronically be treated.
Der Kontakt kann hierbei kontinuierlich im Ölnebenstrom erfol gen oder beispielsweise durch einen zeitlich begrenzten Kon takt vor Antritt oder nach Beendigung einer Fahrt. Hierbei können für jede Bestimmungsart, z. B. veränderte Additive, veränderte Viskosität, Anreicherung bestimmte Metalle wie Fe, Cu oder Al im Motorenöl, jeweils einzelne Sensoren mit dem Öl in Kontakt gebracht werden, um auf diese Weise die Qualität des Öls über einen längeren Zeitraum kontrollieren zu können. The contact can take place continuously in the secondary oil flow gene or, for example, by a temporary Kon clocks before starting or after a journey. Here, for each type of determination, e.g. B. modified additives, changed viscosity, enrichment of certain metals such as Fe, Cu or Al in engine oil, each with individual sensors Oil can be contacted to ensure quality to be able to control the oil over a longer period of time.
Die spezifischen Sensoren können beispielsweise auch zu Sen sorenpaketen bzw. Batterien zusammengepackt sein, wobei nach einander einzelne Sensoren mit dem Öl in Kontakt gebracht wer den.The specific sensors can also be used for example sensor packages or batteries are packed together, whereby after individual sensors are brought into contact with the oil the.
Die kleinen Mengen an in die Sensoren eingebrachtem Öl können in einem Behälter gesammelt werden.The small amounts of oil introduced into the sensors can be collected in a container.
Auch eine Rückführung in den Schmiermittel-Kreislauf ist mög lich, wobei jedoch die Mikroorganismen bevorzugt durch Fil ter vor dem Eintritt in den Kreislauf abgetrennt werden sollten.A return to the lubricant circuit is also possible Lich, but the microorganisms preferably by Fil ter should be separated before entering the circuit.
Durch eine Prinzipfigur 1, die jedoch nur als ein stark verein fachtes Beispiel anzusehen ist, soll diese zusätzlich erläutert werden, ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken.By means of a principle figure 1 , which is, however, only to be regarded as a strongly simplified example, this is to be explained in addition without restricting the present invention.
(1) stellt eine Motorenölwanne dar, (2) den Ölsumpf, (3), (4), (5), (6) und (7) sind spezifische Sensorenbatterien. (3) zeigt beispielsweise die Zunahme von Eisen, (4) die Zu nahme von Kupfer und (5) die Zunahme von Aluminium an. In (6) wird die Abnahme des Korrosionsinhibitors angezeigt, in (7) die Viskositätsveränderung.( 1 ) represents an engine oil pan, ( 2 ) the oil sump, ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ), ( 6 ) and ( 7 ) are specific sensor batteries. For example, ( 3 ) indicates the increase in iron, ( 4 ) the increase in copper, and ( 5 ) the increase in aluminum. In (6), the decrease of the corrosion inhibitor is indicated, in (7) the viscosity change.
In bestimmten Zeitabständen öffnen sich die Verbindungsleitungen (10), (11), (12), (13) und (14) und es fließt eine kleine Menge Öl in einen einzelnen Sensor der spezifischen Sensorenbatterien (3), (4), (5), (6) und (7). Durch elektronische Meßmethoden werden die Stoffwechselveränderungen bzw. die Zunahme oder Abnahme der Mikroorganismen angezeigt. Die erhaltenen Meßwerte können direkt als Veränderungen der Metallgehalte, Korrosions mittelgehalte oder Viskositätsänderung abgelesen werden.At certain intervals, the connecting lines ( 10 ), ( 11 ), ( 12 ), ( 13 ) and ( 14 ) open and a small amount of oil flows into a single sensor of the specific sensor batteries ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ), ( 6 ) and ( 7 ). The metabolic changes or the increase or decrease of the microorganisms are indicated by electronic measuring methods. The measured values obtained can be read off directly as changes in the metal contents, corrosion mean contents or changes in viscosity.
Nach der Messung fließt die kleine Menge Öl in Sammelbehälter (8) ab, dieser kann über ein Mikroorganismenfilter (9) mit (2) verbunden sein, so daß das Öl wieder in den Kreislauf rück geführt werden kann.After the measurement, the small amount of oil flows into the collecting container ( 8 ), which can be connected to ( 2 ) via a microorganism filter ( 9 ) so that the oil can be returned to the circuit.
Eine weitere, jedoch nicht limitierende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Prinzipfigur 2 dargestellt. Hier befinden sich die Sensoren in einer (Wegwerf-) Leiste, die nachdem sie die Ölzustands-Kriterien registriert hat, auf einfache Weise entfernt und beispielsweise zum Zeitpunkt des ölwechsels durch eine neue Leiste ersetzt werden kann.A further, but not limiting embodiment of the present invention is shown in principle figure 2 . Here, the sensors are located in a (disposable) bar, which can be easily removed after it has registered the oil condition criteria and can be replaced with a new bar, for example, when the oil is changed.
Über die in den Figuren näher beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausgestaltungen hinaus sind zahlreiche andere Anordnungen mög lich.About the invention described in more detail in the figures Numerous other arrangements are also possible Lich.
In Fig. 2 stellt (1) eine Motorenölwanne dar, (2) den Ölsumpf, (3) eine (Wegwerf-) Sensorenleiste und (4), (5), (6), (7) und (8) verschiedene spezifische Sensoren. Über (9) werden elek trische Signale abgegeben.In Fig. 2, ( 1 ) represents an engine oil pan, ( 2 ) the oil sump, ( 3 ) a (disposable) sensor bar, and ( 4 ), ( 5 ), ( 6 ), ( 7 ) and ( 8 ) various specific sensors . Electrical signals are emitted via ( 9 ).
(10)-(14) stellen die Ölzuläufe zu den Biosensoren dar.( 10 ) - ( 14 ) represent the oil feeds to the biosensors.
Claims (6)
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| DE19893904142 DE3904142C2 (en) | 1989-02-11 | 1989-02-11 | Method and device for on-line control of engine oils |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
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| DE3413135A1 (en) * | 1984-04-06 | 1985-10-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | MEASURING PROBE FOR DETECTING QUALITATIVE CHANGES OF LIQUIDS |
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-
1989
- 1989-02-11 DE DE19893904142 patent/DE3904142C2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| US6803563B2 (en) | 2002-08-02 | 2004-10-12 | Flender Service Gmbh | Method and apparatus for monitoring the quality of lubricant |
Also Published As
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